平板式铰接柱脚约束对变截面门式刚架平面内稳定承载力影响研究

论文摘要

将2枚或4枚锚栓对称布置在柱翼缘内侧的平板式柱脚是《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2002)所推荐的两种铰接柱脚形式。试验及理论分析都证明这类柱脚具有一定的转动约束作用，《规程》在确定柱的计算长度时通过对变截面柱的计算长度系数μ乘以修正系数0.85宋体现柱脚的约束作用。然而现有研究证明这可能低估了此类柱脚的转动约束作用。本文利用ANSYS软件建立了平板式铰接柱脚的有限元模型，并与试验结果进行对比、验证了该模型的准确性。在此基础上，对布置两枚锚栓和四枚锚栓的柱脚进行了有限元模拟，分析了相关因素对柱脚抗弯刚度的影响大小。并验证了其抗剪性能，归纳出了抗弯刚度的计算公式。然后，本文把布置四枚锚栓柱脚有限元模型的计算结果作为实际边界条件引入变截面门式刚架有限元模型，研究了其能在多大程度上提高门式刚架的平面内稳定承载力，并提出了相应的建议以供设计参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 柱脚性能的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 楔形变截面门式刚架的研究与现状
• 1.3.1 国外研究现状:
• 1.3.2 国内研究现状:
• 1.4 本文的研究目的和意义
• 第二章 柱脚有限元模型的建立及验证
• 2.1 概述
• 2.2 单元类型和本构关系的选取
• 2.2.1 钢材模型
• 2.2.2 混凝土模型
• 2.2.3 接触模型
• 2.2.4 自重的取值
• 2.2.5 关于收敛的问题
• 2.3 有限元模型验证
• 2.3.1 试验简介
• 2.3.2 有限元模型
• 2.3.3 有限元结果与试验值的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 布置两枚锚栓柱脚的有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.3 算例的选取
• 3.4 算例计算结果及分析
• 3.4.1 底板长度的影响
• 3.4.2 底板厚度的影响
• 3.4.3 锚栓尺寸的影响
• 3.4.4 锚栓横向偏心距的影响
• 3.4.5 钢材型号的影响
• 3.4.6 轴压比的影响
• 3.4.7 抗剪性能的分析
• 3.4.8 弹性刚度的计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 布置四枚锚栓柱脚的有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元模型的建立
• 4.3 算例的选取
• 4.4 算例计算结果及分析
• 4.4.1 底板厚度的影响
• 4.4.2 锚栓尺寸的影响
• 4.4.3 锚栓纵向偏心距的影响
• 4.4.4 轴压比的影响
• 4.4.5 弹性刚度的计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 柱脚约束对变截面门式刚架平面内稳定承载力的影响
• 5.1 概述
• 5.2 有限单元法分析稳定问题原理简述
• 5.2.1 钢结构稳定问题简述
• 5.2.2 有限元求解屈曲荷载的几种方法
• 5.3 单元类型的选取
• 5.3.1 梁柱单元
• 5.3.2 弹簧单元
• 5.4 ANSYS屈曲分析方法简介及有限元模型验证
• 5.5 门式刚架考虑柱脚约束平面内稳定性计算与分析
• 5.5.1 《规程》中楔形柱的设计方法
• 5.5.2 算例的设计
• 5.5.3 结果的分析
• 5.5.4 对设计的建议
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历